Biografie
Charles Augustin Coulombs Vater war Henry Coulomb und seine Mutter war Catherine Bajet. Seine beiden Eltern stammten aus Familien, die auf ihrem Gebiet bekannt waren. Die Familie seines Vaters war wichtig in der Anwaltschaft und in der Verwaltung der Region Languedoc in Frankreich, und die Familie seiner Mutter war auch ziemlich wohlhabend. Nachdem Coulomb in Angoulême, der Hauptstadt von Angoumois im Südwesten Frankreichs, aufgewachsen war, zog seine Familie nach Paris. In Paris trat er in das Collège Mazarin ein, wo er eine gute klassische Ausbildung in Sprache, Literatur und Philosophie erhielt und den besten verfügbaren Unterricht in Mathematik, Astronomie, Chemie und Botanik erhielt.
In dieser Phase seiner Ausbildung gab es eine Krise für Coulomb. Trotz des guten Rufs seines Vaters hatte er erfolglose Finanzspekulationen angestellt, sein gesamtes Geld verloren und war von Paris nach Montpellier gezogen. Coulombs Mutter blieb in Paris, aber Coulomb hatte eine Meinungsverschiedenheit mit ihr über die Richtung, in die seine Karriere gehen sollte, also verließ er Paris und ging nach Montpellier, um bei seinem Vater zu leben. In diesem Stadium Coulomb’s Interessen waren vor allem in Mathematik und Astronomie und während in Montpellier trat er der Society of Sciences gibt es im März 1757 und lesen Sie mehrere Papiere zu diesen Themen an die Gesellschaft.
Coulomb wollte die École du Génie in Mézières besuchen, erkannte aber, dass er, um die Aufnahmeprüfungen erfolgreich zu bestehen, unterrichtet werden musste. Im Oktober 1758 ging er nach Paris, um die Nachhilfe zu erhalten, die für die Prüfungen erforderlich war. Camus war 1755 zum Prüfer für Artillerieschulen ernannt worden, und es war sein Cours de mathématiques Ⓣ, den Coulomb mehrere Monate lang studierte. 1758 nahm Coulomb die von Camus festgelegten Prüfungen ab, die er bestand, und trat im Februar 1760 in die École du Génie in Mézières ein. In dieser Zeit schloss er eine Reihe wichtiger Freundschaften, die für seine spätere wissenschaftliche Arbeit wichtig waren, eine mit Bossut, der sein Lehrer in Mézières war, und die andere mit Borda.
Coulomb graduierte im November 1761. Er war nun ausgebildeter Ingenieur im Rang eines Leutnants im Corps du Génie. In den nächsten zwanzig Jahren wurde er an verschiedene Orte entsandt, wo er sich mit Ingenieurwesen, Tragwerksplanung, Befestigungen, Bodenmechanik und vielen anderen Bereichen befasste. Seine erste Entsendung war nach Brest, aber im Februar 1764 wurde er nach Martinique in Westindien gesetzt. Martinique fiel 1658 unter die Souveränität Frankreichs unter Ludwig XIV. Martinique wurde jedoch in den folgenden Jahren von einer Reihe ausländischer Flotten angegriffen. Die Holländer griffen es 1674 an, wurden aber vertrieben, ebenso wie die Engländer 1693 und die Engländer 1759. Martinique wurde schließlich 1762 von den Engländern erobert, aber 1763 unter den Bedingungen des Vertrags von Paris an Frankreich zurückgegeben. Die Franzosen versuchten dann, die Insel durch den Bau einer neuen Festung sicherer zu machen.
Coulomb wurde mit dem Bau des neuen Fort Bourbon beauftragt und diese Aufgabe beschäftigte ihn bis Juni 1772. Es war eine Zeit, in der er die praktische Seite seiner technischen Fähigkeiten zeigte, die für die Organisation des Baus erforderlich waren, Aber seine Erfahrungen würden eine wichtige Rolle in den späteren theoretischen Memoiren spielen, die er über Mechanik schrieb. Was Coulombs Gesundheit anbelangt, so waren dies schwierige Jahre, und die Krankheiten, die er auf Martinique erlitt, ließen ihn für den Rest seines Lebens bei schlechter Gesundheit zurück.
Nach seiner Rückkehr nach Frankreich wurde Coulomb nach Bouchain geschickt. Nun begann er jedoch, wichtige Werke über angewandte Mechanik zu schreiben, und präsentierte sein erstes Werk 1773 der Académie des Sciences in Paris. Diese Arbeit, Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problems de statique, relatifs à l’architecture Ⓣ wurde geschrieben (in Coulombs Worten, siehe zum Beispiel ):-
… soweit eine Kombination von Mathematik und Physik es zulässt, den Einfluss von Reibung und Kohäsion auf einige Probleme der Statik zu bestimmen.
Die vielleicht bedeutendste Tatsache dieser Memoiren aus mathematischer Sicht ist Coulombs Verwendung der Variationsrechnung zur Lösung technischer Probleme. Wie Gillmor schreibt: –
In dieser einen Abhandlung von 1773 gibt es fast eine Verlegenheit des Reichtums, denn Coulomb diskutierte die Theorie des umfassenden Bruchs von Mauerpfeilern, die Gestaltung von gewölbten Bögen und die Theorie des Erddrucks. In letzterem entwickelte er eine verallgemeinerte Gleitkeiltheorie der Bodenmechanik, die bis heute in der grundlegenden Ingenieurpraxis verwendet wird. Ein Grund für die relative Vernachlässigung dieses Teils von Coulombs Arbeit war vielleicht, dass er versuchte, die Verwendung von Variationsrechnung bei der Formulierung von Methoden der Annäherung an grundlegende Probleme in der Strukturmechanik zu demonstrieren, anstatt numerische Lösungen für spezifische Probleme zu geben.
Es ist oft der Fall, dass eine anspruchsvolle Verwendung von Mathematik in einer Anwendung auf einen Bereich, in dem die meisten haben weniger mathematische Raffinesse, gibt der Arbeit eine langfristige Werte, die nicht oft zu der Zeit gesehen wird. Die Memoiren wurden von der Académie des Sciences sicherlich sehr geschätzt, da sie dazu führten, dass er am 6. Juli 1774 zum Korrespondenten von Bossut ernannt wurde. Von Bouchain wurde Coulomb als nächstes nach Cherbourg geschickt. Während er dort war, schrieb er eine berühmte Abhandlung über den Magnetkompass, die er 1777 für den Grand Prix der Académie des Sciences einreichte.
Diese 1777 Papier gewann Coulomb einen Anteil des Preises und es enthielt seine erste Arbeit über die Torsion balance :-
… seine einfache, elegante Lösung des Problems der Torsion in Zylindern und seine Verwendung des Torsionsgleichgewichts in physikalischen Anwendungen waren für zahlreiche Physiker in den folgenden Jahren wichtig. … Coulomb entwickelte eine Theorie der Torsion in dünnen Seiden- und Haarfäden. Hier zeigte er erstmals, wie die Torsionssuspension Physikern eine Methode zur genauen Messung extrem kleiner Kräfte bieten könnte.
Eine weitere interessante Episode ereignete sich während der Zeit, die Coulomb in Cherbourg verbrachte. Robert-Jacques Turgot wurde am 24.August 1774 von Ludwig XVI. zum Comptroller General ernannt. Er fühlte sich 1775 von seinen politischen Gegnern bedroht und begann eine Reihe von Reformen. Unter diesen war die Reform des Corps du Génie und Turgot forderte Memoiren über seine mögliche Reorganisation. Coulomb reichte eine Abhandlung ein, in der er seine Ideen darlegte, und es ist eine faszinierende Gelegenheit, seine politischen Ansichten zu verstehen. Coulomb wollte, dass der Staat und das Individuum gleiche Rollen spielen. Er schlug vor, dass das Corps du Génie im Besonderen und der gesamte öffentliche Dienst im Allgemeinen die Talente seiner einzelnen Mitglieder bei der Beförderung innerhalb der Organisation anerkennen sollten.
1779 wurde Coulomb nach Rochefort geschickt, um mit dem Marquis de Montalembert beim Bau einer Festung in der Nähe der Ile d’Aix zusammenzuarbeiten. Wie Coulomb, Der Marquis de Montalembert hatte den Ruf eines Militäringenieurs, der Befestigungen entwarf, Aber seine innovative Arbeit war von vielen französischen Ingenieuren kritisiert worden :-
Montalembert betrachtete Festungen als nichts anderes als immense permanente Batterien, die überwältigendes Feuer auf angreifende Armeen werfen sollten, vereinfachte die komplizierten geometrischen Entwürfe von Vauban und stützte sich auf einfache polygonale Strukturen, oft mit freistehenden peripheren Forts anstelle von vorspringenden Bastionen.
Während seiner Zeit in Rochefort führte Coulomb seine Forschungen auf dem Gebiet der Mechanik durch, wobei er insbesondere die Werften in Rochefort als Laboratorien für seine Experimente nutzte. Sein Studium der Reibung in Rochefort führte zu Coulombs Hauptarbeit über Reibung Théorie des machines simples Ⓣ, die ihm 1781 den Grand Prix der Académie des Sciences einbrachte. In diesen Memoiren Coulomb :-
… untersuchte sowohl statische als auch dynamische Reibung von Gleitflächen und Reibung beim Biegen von Schnüren und beim Walzen. Aus der Untersuchung vieler physikalischer Parameter entwickelte er eine Reihe von Zwei-Term-Gleichungen, wobei der erste Term eine Konstante und der zweite Term mit der Zeit, Normalkraft, Geschwindigkeit oder anderen Parametern variiert.
Aufgrund dieser preisgekrönten Arbeit schreiben die Autoren von:-
Coulombs Beiträge zur Wissenschaft der Reibung waren außergewöhnlich groß. Ohne Übertreibung kann man sagen, dass er diese Wissenschaft geschaffen hat.
Tatsächlich veränderte diese Abhandlung von 1781 Coulombs Leben. Als Ergebnis dieser Arbeit wurde er in die Sektion Mechanik der Académie des Sciences gewählt und zog nach Paris, wo er nun eine Festanstellung innehatte. Er nahm nie wieder irgendwelche Ingenieurprojekte an, obwohl er als Berater für Ingenieurangelegenheiten blieb, und er widmete sein Leben von diesem Zeitpunkt an eher der Physik als dem Ingenieurwesen. Er schrieb sieben wichtige Abhandlungen über Elektrizität und Magnetismus, die er zwischen 1785 und 1791 an der Académie des Sciences einreichte. Diese sieben Papiere werden diskutiert, wo der Autor zeigt, dass Coulomb:-
… hatte einige bemerkenswerte Ergebnisse unter Verwendung der Torsion Balance-Methode erhalten: Gesetz der Anziehung und Abstoßung, die elektrischen Punktladungen, Magnetpole, Verteilung der Elektrizität auf der Oberfläche geladener Körper und andere. Die Bedeutung des Coulombschen Gesetzes für die Entwicklung des Elektromagnetismus wird untersucht und diskutiert.
In diesen entwickelte er eine Theorie der Anziehung und Abstoßung zwischen Körpern gleicher und entgegengesetzter elektrischer Ladung. Er demonstrierte ein umgekehrtes quadratisches Gesetz für solche Kräfte und untersuchte perfekte Leiter und Dielektrika. Er schlug vor, dass es kein perfektes Dielektrikum gebe, und schlug vor, dass jede Substanz eine Grenze hat, über die sie Elektrizität leiten wird. Diese grundlegenden Papiere legen den Fall für die Wirkung in einem Abstand zwischen elektrischen Ladungen in ähnlicher Weise wie Newtons Gravitationstheorie auf Wirkung in einem Abstand zwischen Massen beruhte.
Diese Arbeiten über Elektrizität und Magnetismus, obwohl die wichtigsten von Coulombs Arbeit in dieser Zeit, waren nur ein kleiner Teil der Arbeit, die er unternahm. Er präsentierte der Académie des Sciences zwischen 1781 und 1806 fünfundzwanzig Memoiren. Coulomb arbeitete in dieser Zeit eng mit Bossut, Borda, de Prony und Laplace zusammen. Bemerkenswerterweise nahm er an der Arbeit von 310 Komitees der Akademie teil. Er war immer noch an Ingenieurprojekten als Berater beteiligt, von denen der dramatischste sein Bericht über Kanal- und Hafenverbesserungen in der Bretagne in den Jahren 1783-84 war. Er war gegen sein besseres Urteilsvermögen in diese Aufgabe gedrängt worden, und er nahm schließlich die Schuld auf sich, als Kritik geäußert wurde, und verbrachte im November 1783 eine Woche im Gefängnis.
Er übernahm auch Dienstleistungen für die jeweiligen französischen Regierungen in so unterschiedlichen Bereichen wie Bildung und Reform der Krankenhäuser. 1787 unternahm er eine Reise nach England, um über die Zustände in den Londoner Krankenhäusern zu berichten. Im Juli 1784 wurde er beauftragt, sich um die königlichen Brunnen zu kümmern und übernahm einen großen Teil der Wasserversorgung von Paris. Am 26. Februar 1790 wurde Coulombs erster Sohn geboren, obwohl er nicht mit Louise Françoise LeProust Desormeaux verheiratet war, die die Mutter seines Sohnes war.
Als 1789 die Französische Revolution begann, war Coulomb tief in seine wissenschaftliche Arbeit involviert. Viele Institutionen wurden reorganisiert, nicht alle nach Coulombs Geschmack, und er zog sich 1791 aus dem Corps du Génie zurück. Ungefähr zur gleichen Zeit, als die Académie des Sciences im August 1783 abgeschafft wurde, wurde er von seiner Rolle als Verantwortlicher für die Wasserversorgung entfernt und im Dezember 1793 Das Komitee für Maße und Gewichte, in dem er diente, wurde ebenfalls aufgelöst. Coulomb und Borda zogen sich auf das Land zurück, um in einem Haus, das er in der Nähe von Blois besaß, wissenschaftliche Forschung zu betreiben.
Die Académie des Sciences wurde durch das Institut de France ersetzt und Coulomb kehrte nach Paris zurück, als er im Dezember 1795 in das Institut gewählt wurde. Am 30.Juli 1797 wurde sein zweiter Sohn geboren und 1802 heiratete er Louise Françoise LeProust Desormeaux, die Mutter seiner beiden Söhne. Wir haben oben erwähnt, dass Coulomb an Bildungsdiensten beteiligt war. Diese waren größtenteils zwischen 1802 und 1806, als er Generalinspektor des öffentlichen Unterrichts war und in dieser Rolle hauptsächlich für den Aufbau der Lycées in ganz Frankreich verantwortlich war.
Zum Schluss zitieren wir den Tribut, den ihm Biot gezollt hat, der:-
Borda und Coulomb verdankt man die Renaissance der wahren Physik in Frankreich, nicht einer ausführlichen und hypothetischen Physik, sondern jener genialen und exakten Physik, die alles mit Strenge beobachtet und vergleicht.